Luận văn sư phạm Nghiên cứu điều kiện tối ưu, đánh giá hàm lượng Pb2+ trong nước bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Khóa lu n t t nghi p

Tr

Chuyên ngành: Hóa phân tích

ng đ i h c s ph m hƠ n i 2
Khoa HóA h c
*************

Cao th loan

Nghiên c u đi u ki n t i u,
đánh giá hƠm l ng Pb2+ trong n c b ng ph
pháp ph h p th nguyên t

ng

Khóa lu n t t nghi p đ i h c
Chuyên ngành: Hóa phân tích

Ng

ih

ng d n khoa h c:

T.S TR N CÔNG VI T

hƠ n i - 2010

Cao Th Loan K32A –Hóa

1


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

L ic m n
Khóa lu n này đ
Tích Tr
ng

ng

c th c hi n t i phòng thí nghi m B môn Hóa Phân

i h c S ph m Hà N i.

Tôi xin đ

c bày t lòng bi t n sâu s c t i ti n s Tr n Công Vi t –

i th y đư h

ng d n, đ ng viên đ tôi hoàn thành t t khóa lu n này.

Tôi xin chân thành c m n t i các th y giáo, cô giáo trong khoa hóa
h c Tr

ng

i h c S ph m Hà N i 2 và các th y, cô giáo trong t b

môn Hóa Phân Tích Tr

ng

i h c S ph m Hà N i cùng gia đình và b n

bè đư đ ng viên và t o đi u ki n t t nh t đ tôi có đ

c k t qu nh ngày

hôm nay.
Do còn h n ch v kinh nghi m và th i gian nên khóa lu n không tránh
kh i nh ng thi u sót. Tôi kính mong đ
các b n đ khóa lu n c a tôi đ

c s góp ý c a th y giáo, cô giáo và

c hoàn ch nh h n.

Tôi xin chân thành c m n!
Hà N i, tháng 5 n m 2010
Sinh viên

Cao Th Loan

Cao Th Loan K32A –Hóa

2


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

L I CAM OAN
Khóa lu n này đ

c hoàn thành d

i s c g ng c a b n thân và nh

s giúp đ c a ti n s Tr n Công Vi t.
Tôi xin cam đoan nh ng k t qu đ

c trình bày trong khóa lu n này

đ m b o tính chính xác, trung th c, không trùng l p v i b t k k t qu
nghiên c u c a các tác gi khác.
N u có gì sai sót tôi xin ch u hoàn toàn trách nhi m.
Hà N i, tháng 5 n m 2010
Sinh viên

Cao Th Loan

Cao Th Loan K32A –Hóa

3


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

M CL C
M

U ...................................................................................................... 1

1. Lý do ch n đ tài.................................................................................... 1
2. M c đích nghiên c u ............................................................................. . 1
PH N 1: T NG QUAN .......................................................................... . 3
CH

NG 1: N I DUNG VÀ PH

NG PHÁP NGHIểN C U ..... . 3

1.1. S xu t hi n c a ph h p th nguyên t .............................................. . 3
1.2. Nguyên t c c a ph
1.3. Phép đ nh l
1.4.

u, nh

1.4.1.

ng c a ph

ng pháp....................................................... . 5

c đi m c a ph

ng pháp ....................................................... . 6

u đi m........................................................................................ . 7

1.4.2. Nh

c đi m .................................................................................. . 7

1.5. N i dung c a ph
CH

ng pháp ............................................................... . 3

ng pháp .................................................................. . 8

NG 2: NGUYÊN T

CHÌ .......................................................... . 10

2.1. Gi i thi u nguyên t chì ....................................................................... . 10
2.2. Tính ch t v t lý và tính ch t hóa h c c a nguyên t chì ...................... . 10
2.2.1. Tính ch t v t lý ............................................................................ 10
2.2.2. Tính ch t hóa h c ......................................................................... 10

2.3. M t s h p ch t quan tr ng c a chì ..................................................... 11
2.3.1. Chì oxit ......................................................................................... 11
2.3.2. Chì hiđroxit .................................................................................. 11
2.3.3. Mu i chì ....................................................................................... 11
2.4.

ng d ng c a chì ................................................................................. 12

2.5. Vai trò sinh h c c a chì........................................................................ 12
2.5.1. Vai trò c a chì .............................................................................. 12
2.5.2.

c tính c a chì ........................................................................... 12

Cao Th Loan K32A –Hóa

4


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

2.5.3. M t s tiêu chu n v hàm l
2.6. Các ph

ng chì trong n

c ......................... 13

ng pháp xác đ nh chì ............................................................. 13

2.6.1. Các ph

ng pháp phân tích hóa h c ............................................ 13

2.6.1.1. Ph

ng pháp phân tích tr ng l

2.6.1.2. Ph

ng pháp phân tích th tích .......................................... 13

2.6.2. Các ph

ng phân tích công c ..................................................... 15

ng .................................... 13

2.6.2.1. Các ph

ng pháp đi n hóa .................................................. 15

2.6.2.1.1. Ph

ng pháp c c ph .................................................. 15

2.6.2.1.2. Ph

ng pháp von – ampe hòa tan ............................... 16

2.6.2.2. Các ph

ng pháp quang h c ............................................... 17

2.6.2.2.1. Ph

ng pháp tr c quang .............................................. 17

2.6.2.2.2. Ph

ng pháp ph phát x nguyên t ........................... 18

2.6.2.3. Ph
2.6.3. Ph

ng pháp ph h p th nguyên t ................................... 18

ng pháp chi t và s c ký........................................................ 20

2.6.3.1. Chi t ..................................................................................... 20
2.6.3.2. S c ký ................................................................................... 21
2.7. D ng c , thi t b máy móc và hóa ch t ................................................ 21
2.7.1. D ng c ........................................................................................ 21
2.7.2. Thi t b máy móc ......................................................................... 22
2.7.3. Hóa ch t ....................................................................................... 23
PH N 2: N I DUNG NGHIÊN C U ................................................... 25
CH

NG 1: KH O SÁT CÁC I U KI N O PH

NGUYÊN T

H P TH

........................................................................................... 25

1.1. Kh o sát các thông s c a máy ............................................................ 25
1.1.1. Kh o sát v ch ph h p th ........................................................... 25
1.1.2. Kh o sát c

ng đ dòng đèn........................................................ 26

1.1.3. Kh o sát đ r ng khe đo .............................................................. 27

Cao Th Loan K32A –Hóa

5


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

1.1.4. Kh o sát chi u cao c a đèn nguyên t hóa m u .......................... 27
1.1.5. Các thông s c a máy .................................................................. 28
1.1.5.1. Th ghi ................................................................................. 28
1.1.5.2. T c đ gi y .......................................................................... 28
1.2. Kh o sát các đi u ki n nguyên t hóa m u.......................................... 28

1.2.1. Kh o sát l u l

ng khí axetilen ................................................... 29

1.2.2. T c đ d n m u ............................................................................ 30
1.3. Kh o sát các y u t

nh h

ng t i phép đo ......................................... 30

1.3.1. nh h

ng các lo i axit và n ng đ axit ..................................... 31

1.3.2. nh h

ng c a các cation khác ................................................... 37

CH

NG 2: ÁNH GIÁ CHUNG ....................................................... 40

2.1. Ph m vi tuy n tính c a n ng đ chì ..................................................... 40
2.2. Tóm t t các đi u ki n c a phép đo ph h p th nguyên t dùng ng n l a
tr c ti p xác đ nh chì ................................................................................... 41
2.3. Xây d ng đ

ng chu n xác đ nh chì ................................................... 42

2.3.1. Chu n b dung d ch xây d ng đ
2.3.2. Xây d ng đ

ng chu n ................................ 42

ng chu n c a chì ................................................... 42

CH

NG 3: ÁNH GIÁ SAI S

VÀ

PH

NG PHÁP ...................................................................................... 44

CH

NG 4:

NG D NG C A PH

L PC A
NG PHÁP F ậ AAS

PHÂN

TÍCH M U TH C .................................................................................. 47
4.1. Chu n b dung d ch m u phân tích....................................................... 47

4.1.1. Chu n b dung d ch m u th c ...................................................... 47
4.1.1.1. Nguyên t c l y m u ............................................................ 47
4.1.1.1.1. M u n

c b m t ........................................................ 47

4.1.1.1.2. M u n

c sinh ho t ..................................................... 50

4.1.1.2. X lý m u ............................................................................ 52

Cao Th Loan K32A –Hóa

6


Khóa lu n t t nghi p
4.2. Xác đ nh hàm l

Chuyên ngành: Hóa phân tích

ng nguyên t chì theo ph

ng pháp thêm

tiêu chu n .................................................................................................... 53
K T LU N ............................................................................................... 55
TÀI LI U THAM KH O ....................................................................... 57

Cao Th Loan K32A –Hóa

7


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

M

U

1. Lý do ch n đ tài
Trong cu c s ng c a con ng

i và đ ng th c v t, n

c đóng vai trò vô

cùng quan tr ng. Cùng v i s phát tri n c a khoa h c, công nghi p, k thu t
và s gia t ng dân s , môi tr
ho t và n

ng n

c ngày càng b ô nhi m. Khi n

c sông h b ô nhi m thì s gây h i t i con ng

ti p c ng có th là gián ti p thông qua l

i có th là tr c

i th c n. Vì v y vi c đi u tra kh o

sát hi n tr ng môi tr

ng n

nh m nâng cao ch t l

ng s d ng, b o v s c kh e c ng đ ng.

đánh giá ch t l

c sinh

c là r t c n thi t đ t đó đ a ra các gi i pháp
ng n

c ng

i ta đ a ra các ch tiêu nh : hàm

l

ng các anion, cation kim lo i n ng, các nguyên t vi l

ng. Trong đó hàm

l

ng kim lo i n ng chì là m t ch tiêu quan tr ng vì v i hàm l

ng nh đư

có tác d ng gây h i.
Có r t nhi u ph
ph

ng pháp xác đ nh hàm l

ng pháp vôn – ampe, ph

chu n đ t o ph c, ph
là ph

ng chì trong n

ng pháp ph h p th nguyên t , ph

ng pháp tr ng l

ng…Trong đó ph

c nh :
ng pháp

ng ph h p th

ng pháp t i u nh t vì nó có đ nh y, đ chính xác cao, th c hi n đ n

gi n, nhanh. Chính vì nh ng lí do trên mà chúng tôi ch n đ tài: “Nghiên
c u đi u ki n t i u, đánh giá hàm l

ng chì trong n

c b ng ph

ng

pháp ph h p th nguyên t ”
2. M c đích nghiên c u
Qua th c t và tham kh o m t s nghiên c u có liên quan đ n v n đ
đánh giá ch t l

ng n

c sinh ho t và n

c c a m t s sông h đư và đang

lâm vào tình tr ng ô nhi m

các m c đ khác nhau. Theo quy lu t, các đ ng

v t và th c v t s ng trong n

c nh : rong, t o, rau, cua, cá… khi s ng trong

môi tr

ng ô nhi m s h p th nh ng ch t đ c h i và có th tr thành ngu n

đ c h i v i con ng

i khi chúng ta s d ng chúng làm th c n.

Cao Th Loan K32A –Hóa

đánh giá

8


Khóa lu n t t nghi p
đ

c m c đ ô nhi m c a n

Chuyên ngành: Hóa phân tích
c, c n ph i kh o sát r t nhi u y u t nh : pH,

DO, COD, BOD5, các ch tiêu nh nit , photpho, kim lo i n ng, ch tiêu hóa
sinh…Và ch tiêu kim lo i n ng là m t ch tiêu quan tr ng đáng l u tâm do
có th gây đ c

m c đ cao và lâu dài nh chì, đ ng…Trong khóa lu n này

chúng tôi ch n chì đ nghiên c u và đánh giá. Vi c kh o sát chì b ng
ph

ng pháp ph h p th nguyên t trong ng n l a tr c ti p (F-AAS) s góp

ph n đánh giá m c đ ô nhi m môi tr

Cao Th Loan K32A –Hóa

ng n

c

Hà N i.

9


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

PH N 1: T NG QUAN
CH

NG 1: N I DUNG VÀ PH

NG PHÁP NGHIểN C U

1.1. S xu t hi n c a ph h p th nguyên t [5, 8]

Nguyên t là h t c b n g m h t nhân và các electron chuy n đ ng
xung quanh h t nhân.

đi u ki n th

nh ng qu đ o có m c n ng l

ng các electron chuy n đ ng trên

ng th p nh t, khi đó nguyên t

b n v ng nh t vì nó không phát n ng l

tr ng thái

ng d

i d ng các b c x . Nh ng

khi ta chi u m t chùm tia đ n s c có n ng l

ng phù h p vào đám h i

tr ng thái t do thì nguyên t t do s h p th nh ng b

nguyên t
đúng b ng b
n ng l

c sóng

c sóng mà nó phát ra trong quá trình phát x . Sau khi đư nh n

ng kích thích, nguyên t chuy n lên tr ng thái có m c n ng l

ng

cao h n g i là tr ng thái kích thích. Quá trình đó g i là quá trình h p th
n ng l

ng c a nguyên t . Ph đ

h p th n ng l

c sinh ra trong quá trình này g i là ph

ng c a nguyên t (AAS).

1.2. Nguyên t c c a ph

ng pháp [5, 6, 8]

Phép đo ph h p th nguyên t d a trên c s nguyên t
h i có kh n ng h p th các b c x có b
phát ra khi chi u m t chùm tia có b

tr ng thái

c sóng nh t đ nh mà nó có th

c sóng nh t đ nh vào đám h i nguyên

t đó. Mu n th c hi n các phép đo ph ta c n th c hi n các quá trình sau:
Chuy n m u phân tích thành tr ng thái h i c a các nguyên t t do
(quá trình nguyên t hóa m u). ây là vi c r t quan tr ng c a phép đo vì ch
có các nguyên t

tr ng thái t do

tr ng thái h i m i có kh n ng cho ph

h p th nguyên t . S nguyên t t do

tr ng thái h i là y u t quy t đ nh

c

ng đ v ch ph . Quá trình nguyên t hóa m u t t hay không t t đ u nh

h

ng t i k t qu phân tích. Có hai k thu t nguyên t hóa m u là nguyên t

hoá trong ng n l a (F-AAS) và k thu t nguyên t hóa m u không ng n l a

Cao Th Loan K32A –Hóa

10

Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

(EST-AAS). Nguyên t c chung là dùng nhi t đ cao đ hóa h i và nguyên t
hóa m u phân tích.
Sau đó chi u chùm tia phát x c a nguyên t c n phân tích t ngu n
phát x vào đám h i nguyên t đó đ chúng h p th nh ng b c x đ n s c
nh y hay b c x c ng h

ng có b

c sóng nh t đ nh ng đúng v i tia phát

x nh y c a chúng. Ngu n phát x chùm tia đ n s c có th là đèn catôt r ng
HCL, các đèn phóng đi n không đi n c c EDL hay ngu n phát x liên t c đư
đ

c bi n đi n.

đây c

do có trong môi tr

ng đ b c x b h p th t l v i s nguyên t t

ng b h p th theo công th c:

I  I o .e K . N.l

(1.1)

Trong đó:
Io là c
I là c

ng đ c a dòng sáng đ n s c đi vào môi tr

ng h p th .

ng đ c a dòng sáng đ n s c đi ra kh i môi tr

N là t ng s nguyên t t do có trong môi tr

ng h p th .

ng h p th (trong đ n v

th tích).
K là h s h p th đ c tr ng cho t ng lo i nguyên t .

l là chi u dài c a môi tr

ng h p th (l = const).

Nh h th ng máy quang ph ng

i ta thu đ

c toàn b chùm sáng,

phân ly và ch n l c m t v ch ph h p th nguyên t c n phân tích đ đo
c

ng đ c a nó. C

ng đ đó chính là tín hi u h p th c a v ch ph h p

th nguyên t .
N u A là m t đ quang c a chùm b c x có c
qua môi tr

ng đ Io , sau khi đi

ng còn l i là I. Ta có:
A = lg (Io/ I) = 2,303 K . N.l

(1.2)

Hay A = k.N trong đó k = 2,303. K .l

Cao Th Loan K32A –Hóa

11


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Gi a N và n ng đ C c a nguyên t trong dung d ch phân tích có quan
h v i nhau. Nhi u th c nghi m cho th y trong m t gi i h n nh t đ nh c a
n ng đ C thì:
N = ka.Cb

(1.3)

Trong đó:
ka là h ng s th c nghi m ph thu c vào t t c các đi u ki n hóa h i và
nguyên t hóa m u.
b là h ng s b n ch t ph thu c vào t ng v ch ph c a t ng nguyên t
( 0 < b<1)
T (1.2) và (1.3) ta có:

A = a.Cb

(1.4)

Trong đó :
a = k .ka là h ng s th c nghi m
V i b = 1 thì quan h A, C là tuy n tính A = a.C
Ph
l

ng trình (1.4) đ

c coi là ph

ng các nguyên t c a ph
Nói chung ph

(1.5)

ng trình c s c a phép đo đ nh

ng pháp ph h p th nguyên t .

ng pháp này ngoài cho đ nh y và đ ch n l c r t cao

còn có m t s đi m m nh khác nh : kh n ng phân tích v i s l

ng l n các

nguyên t hóa h c khác nhau. Ngoài các nguyên t kim lo i còn có th phân
tích đ

c m t s á kim (S, Cl…), m t s h p ch t h u c . L

ng m u t n ít,

th i gian nhanh, đ n gi n dùng hi u qu đ i v i nhi u l nh v c nh y h c,
d

c h c, phân tích môi tr

ng, phân tích đ a ch t, đ c bi t là l

ng v t các

kim lo i.

1.3. Phép đ nh l
S

ng c a ph

ph thu c c a c

ng pháp [2, 3, 5, 8]

ng đ v ch ph h p th nguyên t

c a m t

nguyên t vào n ng đ c a nguyên t đó trong dung d ch m u phân tích đ

Cao Th Loan K32A –Hóa

c

12


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

nghiên c u th y r ng: Trong m t kho ng n ng đ C nh t đ nh c a nguyên t
trong m u phân tích, c

ng đ v ch ph h p th và s nguyên t N c a

nguyên t đó trong đám h i nguyên t tuân theo đ nh lu t Lambe- Bia: A =
k.N.l.
Trong đó:
A là c

ng đ h p th c a v ch ph .

k là h s th c nghi m ph thu c vào nhi t đ môi tr

ng h p th và

h s h p th nguyên t c a nguyên t .
l là b dày l p h p th (cm).
N là s nguyên t c a nguyên t trong đám h i nguyên t .
N u g i C là n ng đ c a nguyên t phân tích có trong m u đem đo
ph thì m i quan h gi a N và C đ

c bi u di n:

N = ka. Cb
Trong đó:
b g i là h ng s b n ch t ph thu c vào n ng đ C, tính ch t h p th
c a nguyên t nguyên t đó.
ka là h ng s th c nghi m ph thu c vào t t c các đi u ki n hóa h i và
nguyên t hóa m u.
Nh v y: Ta có ph

ng trình c s c a phép đ nh l

ng các nguyên t

theo ph h p th nguyên t là:
b

A = a.C

a = k . ka là h ng s th c nghi m ph thu c vào t t c các đi u ki n
th c nghi m đ hóa h i và nguyên t hóa m u.
Khi xác đ nh hàm l

ng các ch t trong m u phân tích ch nên dùng

trong kho ng n ng đ tuy n tính t c là b = 1. Ph

ng trình ph thu c tr

thành A = a.C.
1.4.

u, nh

c đi m c a ph

Cao Th Loan K32A –Hóa

ng pháp

13

Khóa lu n t t nghi p

1.4.1.

Chuyên ngành: Hóa phân tích

u đi m

Phép đo ph h p th nguyên t có đ nh y và đ ch n l c t
cao. G n 60 nguyên t có th xác đ nh b ng ph
10-4 đ n 10-5%.

ng pháp này v i đ nh y t

c bi t n u s d ng k thu t nguyên t hóa m u không ng n

l a có th đ t t i đ nh y n.10-7. Vì v y đây là ph
nhi u l nh v c đ xác đ nh l
nguyên t vi l

ng đ i

ng pháp đ

c dùng trong

ng v t kim lo i, đ c bi t là trong phân tích các

ng trong các đ i t

ng m u y h c, sinh h c, nông h c, ki m

tra hóa ch t có đ tinh khi t cao.
ng th i c ng do có đ nh y cao nên trong nhi u tr
ph i làm giàu nguyên t c n xác đ nh tr

ng h p không

c khi phân tích nên t n ít nguyên

li u m u, t n ít th i gian, không ph i dùng nhi u hóa ch t khi làm giàu m u.
M t khác ph
qu phân tích đ

ng pháp g m nh ng đ ng tác th c hi n nh nhàng, các k t
c có th l u gi l i. Ngoài ra có th xác đ nh đ ng th i hay

liên ti p nhi u nguyên t trong m t m u. Các k t qu r t n đ nh, sai s nh
(không quá 15%) v i vùng n ng đ c 1÷2 ppm. H n n a v i s ghép n i
v i máy tính cá nhân và các ph n m m nên trong quá trình đo và x lý k t
qu nhanh, d dàng và l u l i đ
1.4.2. Nh

cđ

ng chu n cho các l n sau.

c đi m

M t s h n ch c a ph

ng pháp ph h p th nguyên t nh :

H th ng máy AAS t

ng đ i đ t ti n vì v y nhi u c s không đ

đi u ki n đ xây d ng phòng thí nghi m và mua s m máy móc.
C ng do phép đo có đ nh y cao nên s nhi m b n r t có ý ngh a đ i
v i k t qu phân tích hàm l

ng v t do đó đòi h i d ng c ph i s ch, hóa

ch t có đ tinh khi t cao.
M t khác trang thi t b , máy móc khá tinh vi ph c t p nên c n t i s
am hi u, thành th o v n hành c ng nh b o d

ng máy c a cán b làm phân

tích.

Cao Th Loan K32A –Hóa

14


Khóa lu n t t nghi p
Nh

Chuyên ngành: Hóa phân tích

c đi m n a c a phép phân tích này là ch cho ta bi t thành ph n

nguyên t mà mà không ch ra tr ng thái liên k t c a nguyên t đó trong m u
phân tích.
1.5. N i dung c a ph
V i ph

ng pháp [8, 10]

ng pháp F-AAS đ i v i m i lo i máy đo c a các hãng s n

xu t khác nhau khi s d ng đ phân tích đ u cho k t qu t t nh t

nh ng

đi u ki n thí nghi m khác nhau.
Chúng tôi dùng máy quang ph Shimadzu 6300 c a Nh t B n và áp
d ng nguyên t c thay đ i m t s y u t và c đ nh t t c các y u t còn l i.
Chúng tôi ti n hành kh o sát t ng y u t m t đ ch n ra đi u ki n phù h p
nh t cho phép phân tích (các thông s t i u c a máy).
Sau đó ti n hành đo trên m u chu n r i phân tích m u th t theo ph
pháp đ

ng chu n và ph

ng

ng pháp thêm chu n. T đó xây d ng k ho ch

th c nghi m đ gi i quy t các nhi m v sau:
1. Kh o sát các đi u ki n đo ph h p th nguyên t dùng ng n l a
- Kh o sát các thông s c a máy
+ Kh o sát v ch ph h p th .
+ Kh o sát c

ng đ dòng đèn.

+ Kh o sát đ r ng c a khe đo.
+ Kh o sát chi u cao c a đèn nguyên t hóa m u.
+ Kh o sát các đi u ki n nguyên t hóa m u.
+ Kh o sát l u l

ng khí axetilen.

+ T c đ d n m u.
- Kh o sát các y u t

2.

nh h

ng t i phép đo

+ nh h

ng c a các lo i axit và n ng đ axit.

+ nh h

ng các cation khác.

ng d ng ph

ng pháp xác đ nh hàm l

Cao Th Loan K32A –Hóa

ng chì trong n

c

15


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

- L y m u và x lý m u.
- o và đánh giá hàm l

Cao Th Loan K32A –Hóa

ng chì trong n

c.

16

Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

CH

NG 2: NGUYÊN T

CHÌ

2.1. Gi i thi u nguyên t chì [1, 12, 15]
Cùng v i đ ng, cacđimi thì chì là kim lo i n ng khá ph bi n trên trái
đ t. Trong b ng h th ng tu n hoàn Mendeleep, chì có s th t là 82, thu c
nhóm IVA, chu k 6.
Chì có m t trong t nhiên (trong 170 khoáng v t) ch y u nh Galen
(PbS), Cerndute (PbCO3), Anglesite (PbSO4) và Pyromorphite [Pb5Cl(PO4)3],
chi m kho ng 1,6.10-3% kh i l

ng v trái đ t kho ng 1,0.10-4 % t ng s

nguyên t . Chì có 18 đ ng v trong đó có 4 đ ng v b n
206

207

Pb (22,6%),

202

Pb có T1/2 = 3,0.105 (n m)

Pb (23,6%),

204

Pb (1,48%).

208

Pb (52,3%),

ng v phóng x b n nh t là

2.2. Tính ch t v t lý và tính ch t hóa h c c a nguyên t chì [12, 15]
2.2.1. Tính ch t v t lý
Chì nguyên ch t là kim lo i màu xám th m, có kh i l
11,34 g/cm3. T n t i
ph

ng riêng là

d ng kim lo i v i cách gói ghém sít sao ki u l p

ng c a các nguyên t .

2.2.2. Tính ch t hóa h c
đi u ki n th

ng, chì b n v i không khí và n

c do có l p oxit b o

v :
2Pb

+

O2

2PbO

Khi đun nóng toàn b chì t o thành các oxit hóa tr II t
Khi có m t oxi chì có th t
2Pb

+

2H2O

ng tác v i n
+

O2

c theo ph

ng ng.
ng trình:

2Pb(OH)2

Khi t ng nhi t đ , chì d dàng ph n ng v i m t s á kim:
Pb
Chì ch t
H2SO4 d

+

X2

PbX2

X: Halogen

ng tác trên b m t v i dung d ch axit HCl loãng và axit

i 80% vì b bao ph b i l p mu i khó tan PbCl2 và PbSO4. Nh ng

Cao Th Loan K32A –Hóa

17


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

v i dung d ch đ m đ c h n thì chì có th tan vì mu i khó tan c a l p b o v

đư chuy n thành h p ch t tan:
PbCl2
PbSO4
Chì t

+ 2HCl

H2PbCl4

+ H2SO4

Pb(HSO4)2

ng tác v i axit HNO3
3Pb + 8HNO3

b t k n ng đ nào:
3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Chì không ph n ng v i HF, không ph n ng v i H2SO4 đ c ngu i.
Chì có kh n ng t

ng tác v i các baz đ c t o plombit

Pb + 2KOH + 2H2O

K2[Pb(OH)4] + H2

Chì có kh n ng t o ph c v i EDTA, đithizon, điphenylcacbazit 1-(2pyridylazo) – 2 – naphto, amoni đithio cacbamat (APDC)
2.3. M t s h p ch t quan tr ng c a chì [12, 15]

2.3.1. Chì oxit
hai d ng: PbO- có màu đ và PbO- màu vàng, ch

PbO r n t n t i
tan trong n

c khi có oxi.

nhi t đ cao s chuy n thành d ng oxit b c cao

h n. PbO chuy n thành Pb3O4

5000C.

2.3.2. Chì hiđroxit
i u ch :

Pb2+ + 2OH-

Pb(OH)2

Pb(OH)2 là ch t k t t a r t ít tan trong n
nóng d m t n

c, có màu tr ng, khi đun

c bi n thành PbO.

Pb(OH)2 là ch t l

ng tính tan đ

c trong baz .

Pb(OH)2 + 2KOH

K2[Pb(OH)4]

2.3.3. Mu i chì
PbX2 ( X: Cl, Br, I) là nh ng ch t r n không màu tr PbI2 màu vàng, ít
tan trong n

c l nh, tan nhi u h n trong n

c nóng.

tan gi m d n t

PbCl2 t i PbI2. Tác d ng v i halogenua kim lo i ki m đ t o ph c tan
M2[PbX4].

Cao Th Loan K32A –Hóa

18


Khóa lu n t t nghi p
PbX2 đ

Chuyên ngành: Hóa phân tích

c đi u ch tr c ti p t nguyên t ho c t ph n ng trao đ i

ion.
Pb(NO3)2 đi u ch khi cho PbO ho c Pb tác d ng v i HNO3. Pb(NO3)2
tan nhi u trong n
trong n

c, không tan trong HNO3 đ c, không k t tinh hoàn toàn

c.
d ng tinh th màu tr ng, khó tan trong n

c và các dung d ch

d ng tinh th màu đen, không tan trong n

c và trong các axit

PbSO4
axit.
PbS
loãng.
2.4.

ng d ng c a chì [12, 15]
ng d ng l n nh t c a chì trong công nghi p là dùng trong s n xu t

acquy. Ngoài ra chì còn đ
trong n

c dùng làm v t li u hàn g n, trang trí và pha tr n

c men g m s . Pb(C2H5)4 đ

do tránh hi n t

c pha vào x ng đ t o ra các g c t

ng kích n s m. M t s mu i chì đ

c pha vào tóc đ làm

tóc đen và bóng h n.
2.5. Vai trò sinh h c c a chì [12, 15, 16, 18]
2.5.1. Vai trò sinh h c c a chì
C ng nh đ ng, chì quan tr ng đ i v i sinh tr
con ng
qua n

i và sinh v t. Nh ng hàm l

ng và phát tri n c a

ng l n là r t nguy h i. Chì vào c th

c u ng, th c n b nhi m chì, sau đó tích t l i t i khi đ l n s gây

h i. Nó gây đ c cho h th n kinh trung

ng l n ngo i biên. Nó có th gây

tác d ng c ch m t s enzim quan tr ng (nh t là enzim có nhóm ho t đ ng
hiđro) nh enzim c a quá trình t ng h p máu. Tùy m c đ gây đ c mà có
th gây ra m t s b nh nh : đau kh p, viêm th n, cao huy t áp, tai bi n m ch
máu não th m chí có th gây t vong.
2.5.2.

c tính c a chì

Cao Th Loan K32A –Hóa

19


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Chì c ng là ch t có đ c tính cao mà đ c tính n i b t c a nó là khi thâm
nh p vào c th nó ít b đào th i mà tích t theo th i gian, nhi u nh t là trong
x

ng, chuy n hóa các mô m m qua s t

và gây đ c. N u hàm l

ng tác v i photphat trong x

ng

ng chì trong máu kho ng 0,3ppm thì s gây c n tr

quá trình s d ng oxi đ oxi hóa glucoz t o n ng l

ng s ng.

n ng đ

cao h n (l n h n 0,8ppm) có th gây b nh thi u máu, còn t 0,5÷0,8 ppm
gây r i lo n ch c n ng th n, có th gây phá h y não.
2.5.3. M t s tiêu chu n v hàm l
Theo WHO, trong n

ng chì trong n

c u ng, hàm l

c

ng chì không đ

c v

t quá

0,05mg/l.
2.6. Các ph

ng pháp xác đ nh chì

2.6.1. Các ph
2.6.1.1. Ph

ng pháp phân tích hóa h c [2, 3, 14]

ng pháp phân tích tr ng l

Quy trình phân tích b ng ph
chính xác m t l

ng

ng pháp này đ

ng m u c n phân tích (n u m u

nó v d ng dung d ch. N u m u ban đ u

c b t đ u t vi c cân

tr ng thái r n) r i chuy n

tr ng thái dung d ch thì ch c n

l y m t th tích chính xác r i k t t a ch t c n phân tích d
khó tan. Sau đó l c r a k t t a, s y khô t i kh i l
l

ng không đ i ng

i ta tính đ

Chúng ta có th xác đ nh chì d

c hàm l

i d ng h p ch t

ng không đ i. T kh i

ng ch t c n phân tích trong m u.

i d ng sau:

D ng k t t a PbSO4 hay d ng PbCrO4
Ph

ng pháp tr ng l

ph i kh ng ch đ
t ađ

ng d m c sai s trong quá trình cân. M t khác

c kho ng pH đ gi b n các k t t a. Bên c nh đó đ k t

c kim lo i c n phân tích, ng

i ta ph i lo i tr các nguyên t cùng k t

t a v i thu c th . Vì nh ng h n ch trên ph
đ nh m t l

ng l n các kim lo i phân tích.

2.6.1.2. Ph

ng pháp phân tích th tích

Cao Th Loan K32A –Hóa

ng pháp này chính xác khi xác

20


Khóa lu n t t nghi p
ây là ph

Chuyên ngành: Hóa phân tích

ng pháp ph bi n trong các ph

ng pháp phân tích hóa h c

đ xác đ nh nhanh, đ n gi n các cation c ng nh
ph

các anion. Tuy nhiên

ng pháp có đ ch n l c th p và nhi u sai s : ho c d ng c (sai s c

b n) ho c do dung d ch chu n ho c do tay ngh … Gi i h n tin c y c a phép
đo kho ng 10-3.
V i chì ta có th dùng ph

ng pháp chu n đ t o ph c v i EDTA theo

nh ng cách sau:
Chu n đ tr c ti p t Pb2+ b ng EDTA ch th ET-00. Do Pb2+ t o ph c
b n v i EDTA

pH trung tính ho c ki m. Pb2+ r t d th y phân do đó tr

c

khi chu n đ ta cho Pb2+ t o ph c kém b n v i tatrac ho c trietnolamin.
Dung d ch chuy n t màu đ sang màu xanh.
Chu n đ ng

c: Cho Pb2+ tác d ng v i l

ng d chính xác H2Y2- đư

bi t n ng đ , ch th là ET-00. Chu n đ H2Y d b ng Zn2+ đư bi t n ng đ .
Ph n ng chu n đ k t thúc khi dung d ch chuy n t màu đ nho sang màu
xanh bi c.
Các ph n ng:
Pb2+

+ H2Y2- ฀

H2Y2-(d ) + Zn2+

฀

H2Ind-

฀

+ Zn2+

PbY2- + 2H+
ZnY2- + 2H+
ZnInd- +
đ nho

xanh bi c
Chu n đ thay th : do

2H+

2PbY >

2ZnY

trong môi tr

Pb2+ s đ y Zn2+ ra kh i ZnY2- m t cách đ nh l

m t ch th ET -00, t đó xác đ nh đ

ng đ m amoni nên

ng. Chu n đ Zn2+ khi có

c Pb2+.

Các ph n ng:
Pb2+ + ZnY2Zn2+

PbY2- +

฀

H2Y2-

฀

Zn2+ + H2Ind-

฀

+

Cao Th Loan K32A –Hóa

Zn2+

ZnY2- + 2H+

ZnInd- + 2H+

21


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

ZnInd- + H2Y2-

฀

ZnY2- + H2Ind-

đ nho

ng pháp phân tích công c [3, 4, 8, 10, 11, 13]

2.6.2. Các ph
2.6.2.1. Các ph
Các ph

xanh bi c

ng pháp đi n hóa
ng pháp phân tích đi n hóa là nh ng ph

vi c ng d ng các hi n t

ng pháp d a trên

ng quy lu t có liên quan t i các ph n ng đi n hóa

x y ra trên ranh gi i ti p xúc gi a các đi n c c nhúng trong dung d ch phân
tích ho c liên quan t i tính ch t đi n hóa c a dung d ch phân tích t o nên
môi tr

ng gi a các đi n c c. Các ph

ng pháp này đ

c chia làm hai

nhóm:
Nhóm m t: Nhóm các ph

ng pháp ng d ng các tính ch t đi n hóa

c a dung d ch phân tích nh tính d n đi n, đ tr kháng. Nhóm ph

ng pháp

này c đi n, có đ nh y th p, tính ch n l c kém.
Nhóm hai: Nhóm này r t quan tr ng bao g m các ph
trên ph n ng đi n hóa trong đó ph
pháp c c ph c đi n đ
2.6.2.1.1. Ph
Là ph

ng pháp d a

ng pháp von – ampe hòa tan và ph

ng

c ng d ng r ng rãi.

ng pháp c c ph
ng pháp d a trên s kh các ion kim lo i trên các đi n c c

các th khác nhau (catot Hg và trên catot khác). Nh vi c theo dõi s bi n
đ ic

ng đ dòng đi n và th trong quá trình đi n phân khi ch t phân tích

chuy n đ n đi n c c ch b ng khu ch tán và khi tín hi u thu đ
dòng đi n phân) s cho tín hi u phân tích đ nh l
quan h v i n ng đ ch t ph n ng
Có th dùng dung môi n

ng vì c

c (c

ng đ

ng đ dòng có

đi n c c.

c ho c không n

c. Kho ng t i u c a n ng

đ cho phép đo c c ph là 10-2 ÷ 10-4 M. Các d ng khác nhau c a phép đo
c c ph có th cho phép xác đ nh các n ng đ

m c n.10-3µg/ml. Th tích

có th ti n hành phân tích dung d ch là 1 ÷ 2ml th m chí trong m t gi t dung

Cao Th Loan K32A –Hóa

22


Khóa lu n t t nghi p
xác đ nh l

d ch ( ng v i s
nanogam). Sai s t
đây là ph

Chuyên ngành: Hóa phân tích

ng ch t t

m t vài miligam đ n m t vài

ng đ i t 2÷3% (so v i ph

ng pháp khác). Nói chung,

ng pháp có th dùng r ng rưi xác đ nh đ nh tính và đ nh l

ng

nhi u ch t v i đ nh y, đ chính xác, đ ch n l c cao, nhanh chóng, kinh t .
Khi ti n hành ph

ng pháp c c ph dùng đi n c c gi t Hg ta r t c n

chú ý t i các y u t : n n c c ph (ch t đi n ly tr ), nhi t đ c a dung d ch,
h ng s mao qu n c a đi n c c (chi u cao và ti t di n) dùng khí tr đ đu i
oxi, dùng ch t ho t đ ng b m t (gietalin)…
Ví d xác đ nh Cu b ng ph

ng pháp này ng

NH3, pyriđin và HCl đ c. Trong môi tr

i ta có th dùng n n

ng này Cu2+ b kh v Cu+. S kh

Cu2+ v Cuo x y ra trên đi n c c gi t Hg treo. M i b c kh
c c ph riêng.

xác đ nh Cu ng

m u h n h p, b

c sóng c a quá trình kh Cu s b che ph b i b

c a quá trình kh Fe.

lo i đ

i ta dùng b

ng v i m t sóng

c hi n t

c sóng th hai. Trong các

ng này ng

c sóng

i ta dùng ch t che là

hyđroxylamin ho c ch t t o ph c florua đ tránh s kh Fe3+ v Fe2+.
Trong n n ch t đi n ly tr NH3 2M - NH4Cl 2M, Cu b kh đ n Cu+
E1/2= - 0,25V và đ n Cuo
2.6.2.1.2. Ph

ng pháp von-ampe hòa tan

ây là ph
ch t đi n phân

ng pháp phân tích đi n hóa d a trên hai k thu t phân tích
th giám sát và quét von - ampe hòa tan ng

đi m n i b t c a ph
đ

E1/2 = - 0,5V.

c chi u.

u

ng pháp này là có đ nh y cao (10-8 ÷ 10-6 M) xác đ nh

c nhi u kim lo i. V i k thu t hi n đ i ngày nay, ph

ng pháp này có kh

n ng phát hi n các nguyên t đ n 10-9 v i sai s kho ng 5 ÷15%. Nh ng
nh

c đi m c a ph

ng pháp này là quy trình phân tích ph c t p đòi h i

ng

i th c hi n ph i có ki n th c t

ng đ i sâu v phân tích đi n hóa m i

x lý đúng t ng lo i m u đ i v i t ng nguyên t khác nhau.
Nguyên t c c a ph

ng pháp này g m ba giai đo n:

Cao Th Loan K32A –Hóa

23


Khóa lu n t t nghi p

Chuyên ngành: Hóa phân tích

i n phân làm giàu ch t phân tích lên b m t đi n c c ho t đ ng (có

-

th là c c gi t Hg t nh ho c c c r n đ a quay).
- Ng ng khu y ho c ng ng quay c c 15÷20 giây đ đ a h t tr ng
thái đ ng đ n tr ng thái t nh.
- Hòa tan k t t a đư đ

c làm giàu trên đi n c c ho t đ ng b ng cách

phân c c và ghi dòng vôn - ampe hòa tan. Trong nh ng đi u ki n thích h p,

n ng đ c a ch t c n xác đ nh s t l v i chi u cao c a pic thu đ
vào pic chu n và pic thu đ

c xác đ nh đ

c. D a

c n ng đ các ch t.

Theo tác gi : Lê Lan Anh, Lê Qu c Anh, T V ng Nghi đư đi n phân
đ ng th i ion Cu2+, Pb2+, Cd2+ (10-5÷10-7M) trong n
ph

c t

nhiên b ng

ng pháp ion - ampe hòa tan b ng đi n c c màng Hg n n LiCl ho c

KSCN và ghi dòng anot hòa tan b ng c c ph th
Tóm l i Pb2+ là đ i t

ng th b ng -1,4V.

ng phân tích đáng tin c y trong ph

ng pháp

von - ampe hòa tan.
2.6.2.2. Các ph

2.6.2.2.1. Ph
Ph

ng pháp quang h c
ng pháp tr c quang

ng pháp này d a vào vi c đo đ h p th n ng l

m t ch t xác đ nh
ch t c n phân tích đ
n ng l

m t vùng ph nh t đ nh. Trong ph

ng ánh sáng c a
ng pháp này các

c chuy n thành các h p ch t có kh n ng h p th các

ng ánh sáng (các ph c màu).
ây là ph

ng pháp phân tích đ

c s d ng r ng rưi vì nó đ n gi n,

ti n l i, cho đ nh y, đ chính xác cao. Gi i h n phát hi n: 10-6 ÷10-7M. V i
vi c xác đ nh Cu có th dùng thu c th NaDDC dung môi CCl4 cho đ nh y
0,2 ÷ 0,4mg/ml. Có th dùng dung môi CHCl3 cho b

c sóng h p th c c đ i

max = 440nm.
Dùng ph

ng pháp chi t tr c quang đ xác đ nh chì trong CCl4. Chì

đithionat có màu đ h p th c c đ i

Cao Th Loan K32A –Hóa

520nm đ

c chi t ch n l c và đ nh

24


Khóa lu n t t nghi p
l

ng t dung d ch n

khác). Ph

Chuyên ngành: Hóa phân tích
c có ch a l

ng d xianua (là ch t che các kim lo i

ng pháp này cho phép xác đ nh hàm l

ng chì kho ng

0,1÷1mg/l.
2.6.2.2.2. Ph

ng pháp ph phát x nguyên t .

ây là k thu t phân tích đ
ph

c ng d ng r ng rãi và là m t trong nh ng

ng pháp quan tr ng nh t c a phân tích cho phép xác đ nh đ nh tính và

đ nh l

ng hàm l

ng đa l

ng ho c vi l

ng c a r t nhi u nguyên t

(kho ng g n n a s nguyên t trong b ng HTTH).
u đi m c a ph

ng pháp này là phân tích nhanh hàng lo t, t n ít m u,

phân tích đ

c nhi u nguyên t trong cùng m t m u, phân tích đ

nh ng đ i t

ng r t xa d a vào ánh sáng phát x c a chúng, cho đ nh y, đ

chính xác cao.

nh y c ≤ 0,001%.

c c

c bi t v i k thu t ICP-AES cho đ

nh y trong phép xác đinh Cu c 1ppm .
C n chú ý đ n các y u t

nh h

ng nh đ nh t dung d ch, s phát x

c a n n, s chen l n v ch ph , s ion hóa các nguyên t l .
ch chúng làm gi m sai s ng

có th h n

i ta thêm vào dung d ch các ch t ph gia có

th ion hóa nh h n th ion hóa c a nguyên t phân tích.
2.6.2.2.3. Ph

ng pháp ph h p th nguyên t

(Atomic Absorption Spectrophotometry - AAS)
AAS là m t trong nh ng ph

ng pháp hi n đ i đ

trong các phòng thí nghi m phân tích trên th gi i. Ph
đ nh đ

c áp d ng ph bi n
ng pháp này xác

c h u h t các kim lo i trong m i lo i m u sau khi chuy n hóa chúng

v d ng dung d ch. M i quan h gi a c
đ ch t phân tích Cx đ

ng đ v ch ph h p th D và n ng

c th hi n qua ph

ng trình:

D = a. Cx

Cao Th Loan K32A –Hóa

25